一种油电混合动力驱动仿真系统实训台的制作方法

本发明涉及混合动力汽车教学模拟设备技术领域，具体涉及一种油电混合动力驱动仿真系统实训台，具体来说提供一种结构简单、功能齐全的混合动力汽车驱动系统模拟教学平台。

背景技术：

随着汽车技术的发展，混合动力的汽车开始在世界舞台上亮相了，混合动力汽车凭借着低油耗、低排放的环保优势在汽车市场一枝独秀。丰田公司是最早批量生产混合动力汽车的公司之一，从1997年开始批量生产普锐斯品牌的混合动力汽车，到2009年已经成功发展了3代，世界销量已经达到200万辆以上，随着我国对环境保护的重视和提高，混合动力汽车在中国的普及也必将会随之逐步实现。车辆多了必然会产生这方面的维修需求，目前各类中职和高职学校均逐步开始开设类似的课程，但目前市面上均无类似的混合动力系统的教学设备提供，造成理论与实践脱节。

目前，混合动力车的总成系统相较于传统的汽油或柴油系统，其燃油经济性高且对环境影响较小，因此将电力推动技术引入传统汽车的动力总成已经成为该领域的设计趋势。依据现行作法，仿真系统通过软件与硬件的联合调试，以达到混合动力车的性能测试的目的，但上述作法的软件设计容易受到硬件条件上的限制，而造成软件设计上的不便。此外，设计工程师不仅要针对混合动力总成来进行系统层面的设计，且必须同步开发系统的控制逻辑。再则，使用传统的手工代码以及实际环境测试混合动力车的性能时，其时间与空间成本将受到很大的挑战，且当外部环境处于不理想的状态下，例如噪音干扰等，一旦系统出现问题时将不易找出错误的原因。

另外，行车控制单元(vehiclecontrolunit，vcu)为混合动力车的主要控制单元，其烧录于内部的控制策略编码用来控制混合动力车进行运行或电源控制及充电的重要依据。一般，为取得最佳化的控制策略编码采用实车硬件结合软件等半仿真的平台进行测试，然而，若结合硬件测试必须由具备测试经验的人员来进行，且须有完善的实验条件以及足够的人力与物力来辅助，并且需要长时间地反复测试，因此相当缺乏效率且无法加速产品的研发，进而失去竞争的优势。

中国专利局于2008年4月16日公告了一份公告号为201047996y的专利，名称为：智能混合动力电动多功能教学实验车，主要包括有四个电动轮、车载计算机、can总线、车载计算机与can总线连接，电动轮设置有电动轮控制器，电动轮控制器与can总线连接，发动机与起动电机、发电机机械连接，发动机还依次与离合器、变速器、传动轴、主减速器、半轴机械连接，发动机控制器分别与发动机、起动电机、can总线连接。智能混合动力电动多功能教学实验车为实车，并通过具体结构展示出混合动力汽车的多种功能，但实车成本较高，且不能满足多数人同时操作。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、占地面积小、体积适中、功能齐全、模拟效果好的油电混合动力驱动仿真系统实训台，能够真实展示油电混合动力驱动仿真系统的组成结构，并可对常见故障进行模拟演示，还可模拟无线电能充电的电动汽车，进而提升学生的实践操作能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种油电混合动力驱动仿真系统实训台，所述实训台包括发动机和操作面板，发动机的电器部分均通过线束与操作面板连接，操作面板包括发动机控制模块分别与主继电器、油泵继电器、空气流量计、碳罐电磁阀、空燃比传感器、氧传感器、冷却液温度传感器、节气门信号传感器、冷却液储水泵继电器、节气门电机、正时阀、爆振传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、喷油器、点火模块连接，发动机控制模块还与hv系统控制模块连接，油泵继电器与油泵连接，冷却液储水泵继电器与冷却液储水泵连接，发动机控制模块及hv系统控制模块分别与电源控制系统连接，电源控制系统与电源开关连接，在电源控制系统内设置有能量转换控制器，能量转换控制器与无线电能拾取机构连接，无线电能拾取机构还与hv蓄电池连接，hv系统控制模块分别与加速传感器、变速杆位置传感器、断路传感器、p档开关、ev模式开关连接，hv蓄电池与hv系统主继电器连接，hv系统控制模块还通过变频器与电机连接，hv系统控制模块通过组合仪表显示单元与行程开关、车身控制模块连接，电源控制系统通过钥匙信号放大器与防盗控制模块连接，hv系统控制模块通过网关控制单元与认证系统和多功能显示器连接，电源鼓风机控制器与hv蓄电池连接，操作面板上还设置有换挡控制系统和动力传输控制单元。

为了便于学员对油电混合动力汽车的实际操作，同时便于和观摩油电混合动力驱动系统工作原理，及故障产生的原因与排除方法，优选的技术方案是，所述发动机和操作面板均设置在实训台架上，多功能显示器设置在实训台架的上方。

为了能够模拟油电混合汽车使用无线充电技术对程亮的充电过程，进一步优选的技术方案是，在所述实训台架的底部设有无线电能发射导轨，无线电能发射导轨通过初级电能变换器与电网连接。

为了便于模拟车辆各种开关的操作要求，进一步优选的技术方案还有，所述车身控制模块包括倒车开关、刹车开关、雾灯开关、组合换向开关、灯光开关、反光镜旋钮和调节旋钮。

为了便于模拟车辆各种开关的操作要求，进一步优选的技术方案还有，在所述倒车开关上分别连接有左倒车灯和右倒车灯，在所述刹车开关上分别连接有左刹车灯和右刹车灯，在所述雾灯开关上分别连接有前左雾灯、前右雾灯、后左雾灯和后右雾灯，在所述组合换向开关上分别连接有左尾灯、左尾灯、前转向灯和后转向灯，灯光开关通过灯光开关分别连接有左右远光灯、左右近光灯和左右大灯，反光镜旋钮分别为左反光镜旋钮和右有反光镜旋钮连接，调节旋钮为报警器报警音量旋钮。

本发明的优点和有益效果在于：该油电混合动力驱动仿真系统实训台具有结构简单、占地面积小、体积适中、功能齐全、模拟效果好的，能够真实展示油电混合动力驱动仿真系统的组成结构，并可对常见故障进行模拟演示，还可模拟无线电能充电的电动汽车，进而提升学生的实践操作能力等特点。

附图说明

图1是本发明油电混合动力驱动仿真系统原理图图；

图2是油电混合动力驱动仿真系统实训台的结构示意图；

图3是是油电混合动力驱动仿真系统中车身控制模块的电气原理框图；

图4是是油电混合动力驱动仿真系统实训台中的无线充电模块结构示意图。

图中：1、发动机控制模块；2、hv系统控制模块；3、主继电器；4、油泵继电器；5、空气流量计；6、碳罐电磁阀；7、空燃比传感器；8、氧传感器；9、冷却液温度传感器；10、节气门信号传感器；11、冷却液储水泵继电器；12、节气门电机；13、正时阀；14、爆振传感器；15、曲轴位置传感器；16、凸轮轴位置传感器；17、油泵；18、冷却液储水泵；19、电源开关；20、电源控制系统；21、喷油器；22、点火模块；23、加速传感器；24、变速杆位置传感器；25、断路传感器；26、p档开关；27、hv蓄电池；28、hv系统主继电器；29、变频器；30、电机；31、钥匙信号放大器；32、ev模式开关；33、网关控制单元；34、数据链路连接器；35、认证系统；36、多功能显示器；37、车身控制模块；38、电源鼓风机控制器；39、防盗控制模块；40、组合仪表显示单元；41、行程开关；42、换挡控制系统；43、动力传输控制单元；44、能量转换控制器；45、无线电能拾取机构；46、实训台架；47、无线电能发射导轨。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1～4所示，本发明是一种油电混合动力驱动仿真系统实训台，所述实训台包括发动机控制模块1、hv系统控制模块2、主继电器3、油泵继电器4、空气流量计5、碳罐电磁阀6、空燃比传感器7、氧传感器8、冷却液温度传感器9、节气门信号传感器10、冷却液储水泵继电器11、节气门电机12、正时阀13、爆振传感器14、曲轴位置传感器15、凸轮轴位置传感器16、油泵17、冷却液储水泵18、电源开关19、电源控制系统20、喷油器21、点火模块22、加速传感器23、变速杆位置传感器24、断路传感器25、p档开关26、hv蓄电池27、hv系统主继电器28、变频器29、电机30、钥匙信号放大器31、ev模式开关32、网关控制单元33、数据链路连接器34、认证系统35、多功能显示器36、车身控制模块37、电源鼓风机控制器38、防盗控制模块39、组合仪表显示单元40、行程开关41、换挡控制系统42、动力传输控制单元43、能量转换控制器44、无线电能拾取机构45、实训台架46、无线电能发射导轨47。机控制模块1分别与主继电器3、油泵继电器4、空气流量计5、碳罐电磁阀6、空燃比传感器7、氧传感器8、冷却液温度传感器9、节气门信号传感器10、冷却液储水泵继电器11、节气门电机12、正时阀13、爆振传感器14、曲轴位置传感器15、凸轮轴位置传感器16、喷油器21、点火模块22连接，发动机控制模块1还与hv系统控制模块2连接，油泵继电器4与油泵17连接，冷却液储水泵继电器11与冷却液储水泵18连接，发动机控制模块1及hv系统控制模块2分别与电源控制系统20连接，电源控制系统20与电源开关19连接，在电源控制系统20内设置有能量转换控制器44，能量转换控制器44与无线电能拾取机构45连接，无线电能拾取机构45还与hv蓄电池27连接，hv系统控制模块2分别与加速传感器23、变速杆位置传感器24、断路传感器25、p档开关26、ev模式开关32连接，hv蓄电池27与hv系统主继电器28连接，hv系统控制模块2还通过变频器29与电机30连接，hv系统控制模块2组合仪表显示单元40与行程开关41、车身控制模块37连接，电源控制系统20通过钥匙信号放大器31与防盗控制模块39连接，hv系统控制模块2通过网关控制单元33与认证系统35和多功能显示器36连接，电源鼓风机控制器38与hv蓄电池27连接，操作面板上还设置有换挡控制系统42和动力传输控制单元43。

为了便于学员对油电混合动力汽车的实际操作，同时便于和观摩油电混合动力驱动系统工作原理，及故障产生的原因与排除方法，本发明优选的实施方案是，所述发动机和操作面板均设置在实训台架46上，多功能显示器36设置在实训台架46的上方。

为了能够模拟油电混合汽车使用无线充电技术对程亮的充电过程，本发明进一步优选的实施方案是，在所述实训台架46的底部设有无线电能发射导轨47，无线电能发射导轨47通过初级电能变换器与电网连接。

为了便于模拟车辆各种开关的操作要求，本发明进一步优选的实施方案还有，所述车身控制模块37包括倒车开关、刹车开关、雾灯开关、组合换向开关、灯光开关、反光镜旋钮和调节旋钮。

为了便于模拟车辆各种开关的操作要求，本发明进一步优选的实施方案还有，在所述倒车开关上分别连接有左倒车灯和右倒车灯，在所述刹车开关上分别连接有左刹车灯和右刹车灯，在所述雾灯开关上分别连接有前左雾灯、前右雾灯、后左雾灯和后右雾灯，在所述组合换向开关上分别连接有左尾灯、左尾灯、前转向灯和后转向灯，灯光开关通过灯光开关分别连接有左右远光灯、左右近光灯和左右大灯，反光镜旋钮分别为左反光镜旋钮和右有反光镜旋钮连接，调节旋钮为报警器报警音量旋钮。

1、实训台的台架采用国标钢材焊接、剖光处理，采用喷塑工艺来取代之前的喷漆工艺，旋转部件加装防护护罩，增强设备的牢固性和美观性，避免安全事故的发生。

2、减小设备框架实训台的台架尺寸，方便移动。

3、多功能显示器36的面板图采用铝制材料、喷绘工艺制作，能适应全国的气候环境，增加设备的使用寿命；多功能显示器36采用彩色原理图展示混合动力汽车的发动机、发电机、电动机和hv蓄电池的工作原理，更清晰教学，提高学生对汽车技术的研究与追求的兴趣。

4、原始的汽车的动力源就是汽车内燃机通过燃烧汽油、柴油等介质经过发动机的工作原理和做工顺序，通过发动机控制单元发射和感知信号，汽车的传感器与执行器输出转速和信号到变速器，然后通过变速器内部的结构和原理来实现车辆正常行驶。现在汽车领域生产出混合动力汽车，也就是至少拥有两种动力源，是世界提倡节能、减排的标志性产物。国内汽车专业维修人员在技术方面又出现了很大的弊端，所以必须生产出更先进的设备来弥补以后的专业型技术人才的空缺。生产混合动力系统实训台必须将所有和能达到汽车正常行驶和油电转换有关的器件全部体现出来，各元器件存在故障都不能完成设备的正常运转。

5、将所有元器件的控制原理和线路连接起来，汇总成中文版的电路图，缩小到设备面板上，方便学生更快的了解其工作原理，在面板上安装检测端子和数字表以及led指示灯，数字表主要显示各传感器的信号电压、led指示灯显示油电转换的工作过程、检测端子方便学生测量各传感器与执行器的信号电压，来确定出现故障后存在的线路和传感器、执行器存在的问题。方便、快捷、高效的诊断方法，真正能替教师改变原有的教学模式，为国家培养高素质的汽车修理人才做出突出贡献，同时为社会培养新型汽车技术人才做出突出贡献。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。